ÁREA: Química Tecnológica

TÍTULO: PRODUÇÃO DE BIODIESEL ATRAVÉS DE CATALISADORES HETEROGÊNEOS À BASE DE METAIS ALCALINOS.

AUTORES: Costa, R. (SENAI) ; Oliveira, O. (SENAI) ; Carvalho, J. (SENAI) ; Machado, A. (SENAI) ; Medeiros, F. (SENAI) ; Torres, F. (SENAI)

RESUMO: Neste trabalho foi realizada a transesterificação de óleo de soja e óleo de gordura residual (OGR), a partir de catalisadores heterogêneos baseados em alcalinos terrosos. O catalisadores heterogênenos preparados apresentaram rendimentos comparáveis àqueles obtidos por catálise em fase homogênea. Os catalisadores foram caracterizados por Difração de raio-X. O biodiesel produzido foi analisado via cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), cromatografia em camada delgada (CCD) e teste de queima.

PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Catalisadores; Metais Alcalinos

INTRODUÇÃO: Em 2010, com a utilização de 5% do biodiesel no diesel metropolitano, produziram-se dois milhões de metros cúbicos de biodiesel no Brasil. Atualmente existem 63 plantas produtoras de biodiesel autorizadas pela ANP para operação no País, correspondendo a uma capacidade total autorizada de 14.174,03 m3/dia de acordo com a ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gas e Biocombustíveis). Liu e colaboradores (2007) relataram que a transesterificação do óleo de soja pode ser realizada em óxido de estrôncio suportado em sólidos básicos, obtendo elevados rendimentos, entretanto observaram geração de sabão durante o processo. Xie e Li (2006) observaram que iodeto de potássio suportado em alumina possui elevada característica básica que contribui efetivamente para a geração de biodiesel a partir de óleos vegetais em metanol, entretanto, apesar do rendimento ser elevado (96%), o tempo de reação é longo (8 horas) e além disto, não há relatos demonstrando a reutilização deste catalisador. Posteriormente, os autores obtiveram rendimento de 67%, em 9 horas, utilizando magnésio (Mg) e alumínio (Al) suportados em hidrocalcitas na metanólise do óleo de soja. Diante deste contexto, o presente trabalho visa a produção do biodiesel a partir de óleo de soja e sebo bovino, utilizando catalisadores heterogêneos a base de óxidos alcalinos em condições brandas que possam ser utilizados em larga escala.

MATERIAL E MÉTODOS: As reações de transesterificação com óleo de soja foram realizadas com metodologia adaptada de Xie e Li, em sistema aberto. Já a transesterificação de sebo bovino, previamente tratado, teve base nos estudos referenciados na literatura (Kawashima,, 2008). Para as reações com o sebo bovino, o procedimento inicia com uma secagem do sebo bovino por 24 horas para a remoção da umidade. Todas as reações foram acompanhadas por CLAE e por CCD. Após a formação de biodiesel realizou-se filtração simples a quente para a recuperação do catalisador e a fase éster formada foi evaporada até remoção do metanol residual. Os testes de caracterização dos produtos foram feitos por cromatografia delgada e líquida de alta resolução (CLAE). A cromatografia delgada foi realizada utilizando como eluente hexano/acetato de etila 50:50. Na cromatografia líquida foi utilizado um CLAE Varian (Pro Star) UV/Vis com detector de índice de refração (356-LC). As condições de operação foram: fase móvel (100% acetonitrila) com 1 mL/min, sob uma pressão de 2000 psi com a coluna C-18. Os produtos das reações de transesterificação foram submetidos a testes de queima a 200º C comparativamente ao biodiesel comercial. Os catalisadores heterogêneos sintetizados foram caracterizados por difratometria de raios – X (DRX).

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os perfis de DRX, das amostras MgO, CaO e MgCO3, apresentam picos característicos destas fases como únicas em cada catalisador. A caracterização do produto reacional foi realizada por testes de queima, em que se constataram mudanças nas características de inflamabilidade das matérias-primas se comparada ao produto final da reação. A queima do metanol foi feita à temperatura e pressão ambiente, sem necessitar de pré-aquecimento, apresentando chama transparente de forma imediata e sem ocorrer formação de cinzas. Enquanto nas queimas dos produtos da reação de transesterificação e do biodiesel comercial obtiveram os mesmos resultados. Ambos os produtos necessitaram de aquecimento, a aproximadamente 200ºC, ocorrendo formação de cinzas e apresentando chama de cor característica amarela. A determinação dos produtos da transesterificação do óleo de soja e sebo bovino foram realizadas por CLAE com detector UV-VIS/ RI, através da comparação com amostra padrão de biodiesel. Analisando-se os cromatogramas, Figura 1, nota-se a que o biodiesel produzido via catálise heterogênea, apresenta picos em tempos de retenção semelhantes àqueles da amostra padrão, confirmando assim a formação de biodiesel via catálise heterogênea. O uso do catalisador MgO geraram rendimentos médios superiores a 80%. Além disto, os catalisadores sintetizados foram reutilizados em até três ciclos, mostrando assim baixa desativação destes sistemas catalíticos. A reação de transesterificação em ambas as matérias-primas foi mais favorecida utilizando-se MgO como catalisador, provavelmente devido a uma maior formação de espécies básicas do que no MgCO3 e CaO, as quais catalisam a transesterificação de óleos vegetais. Todavia, os rendimentos para o óleo de soja foram superiores àqueles obtidos com sebo bovino.

Figura 1

Cromatogramas dos ésteres metílicos da amostra padrão e dos derivados do óleo de soja sintetizados por catalisadores a base de MgCO3, MgO e

CONCLUSÕES: Os catalisadores básicos a base de alcalinos terrosos demonstraram ser ativos na reação de transesterificação de triacilglicerídeos, provinientes de óleo de soja e sebo bovino. Dentre aqueles testados o MgO apresentou melhor desempenho, sendo reutilizado em vários ciclos. Os resultados das reações de transesterificação apontam que a conversão do óleo de soja foi superior ao sebo bovino.

AGRADECIMENTOS: Ao SENAI e CNPq pela concessão de bolsas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ANP Agência Nacional do Petróleo, http://www.anp.gov.br/petro/dados_estatisticos.asp, 2010. Acessado em 10.08.2010.

Liu, X.; He, H.; Wang, Y.; Zhu, S.; Catal Com. 8 1107-1111, 2007.

Xie, W.; LI, H.; J Mol Catal A: Chem 255 1-9 2006.

Faria, E. A. ; Marques, J. S. ; Dias, I. M. ; Suarez, P. A. Z.; Prado, A. G. S. Foz do Iguacu. Brazilian Meeting on inorganic Chemistry, 2008.

Kawashima, A.; Matsubara, K.; Honda, K.; Bioresource Technology, v. 99, p. 3439- 3443, 2008.